일본 혼다(Honda)가 연료전지자동차(FCV) 보급 본격화를 위한 「Clarity Fuel Cell」을 출시해 주목된다.
2016년 3월 출시된 Clarity Fuel Cell은 2008년형 「FCX Clarity」의 후속작으로 세계 최초의 5인승 세단 타입 FCV이며, 1회 충전당 주행거리가 750km에 달해 무공해자동차(ZEV: Zero Emission Vehicle) 가운데 세계 최고 수준인 것으로 알려졌다.
신형 FCV는 기존 라인업과 달리 설계, 소재, 가공기술 모두 첨단으로 치닫고 있다.
재생소재 및 바이오매스 원료는 고분자계에 비해 품질이 떨어지나 Clarity Fuel Cell은 친환경과 고품질의 양립을 실현했으며 자동차 내부 공기를 청정화하는 기술을 통해 탑승자의 건강에 기여하는 등 새로운 가치를 제안하고 보다 쾌적한 공간을 제공함으로써 FCV를 본격적으로 보급하는 것을 목표로 하고 있다.
Clarity Fuel Cell은 연료 누출 방지, 누출 최소화 등 기본 수소 관련 안전지침 아래 연료전지 저장고와 수소탱크를 충돌 시 보호대상으로 새롭게 추가했으며 크러셔블 존(Crushable Zone)은 자동차 전면과 후면 모두 기존의 절반 정도 설계했다.
또 충격 억제를 위해 자동차 무게의 하한을 설정하고 차체에 초고장력강판을 광범위하게 채용했을 뿐만 아니라 알루미늄 사용비중을 높임으로써 충격흡수 성능 향상과 경량화를 고차원으로 양립하는 FCV 전용 설계를 실시했다.
혼다는 세계 최초로 차체 골격에 성형성이 뛰어난 고장력강판을 채용했다.
1500메가파스칼급 핫스탬프(열간성형) 소재의 적용범위를 확대하고 고장력률을 어코드(Accord)의 2배인 약 40%로 상승시켰다.
아울러 알루미늄 서브 프레임 자체를 로드패션(하중분산경로)으로 이용함으로써 쇼트 스트로크(Short Stroke)에서의 수소 안전기술에 기여토록 했다.
기본골격에 고장력강판을 사용하고 프론트 후드 및 펜더, 도어, 트렁크 덮개와 같은 패널 부재를 비롯해 철 파이프 등에 알루미늄을 채용함으로써 경량화를 실현하고 있다.
서스펜션도 프론트의 로아암 및 리어암을 스틸제에서 알루미늄 단조제로 변경했고 타이로드는 세계 최초로 고강도 알루미늄 단조법을 채용해 20%의 경량화를 실현했다.
크러셔블 존을 50% 가량 축소하고 프론트 서브프레임을 일체중공성형한 알루미늄 다이캐스터로 제작함으로써 세계 최고 수준의 경량을 실현함과 동시에 강성을 높였으며 리어 서브프레임도 스퀴즈캐스터 제조공법을 통해 강성 및 강도를 확보하면서 중량을 27% 경감했다.
혼다는 세계 최초로 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 하이브리드 성형 리어 범퍼 빔도 개발했다.
불연속 글래스 섬유와 연속 글래스 섬유를 적층한 독자적인 하이브리드 성형을 통해 성형성 향상과 경량화 및 고강도 구조를 실현했다.
또 경량화를 위해 일반적으로 스틸을 사용하는 프론트 벌크 헤드를 플래스틱으로 전환하고 접합부분을 알루미늄으로 대체함으로써 복합화에 관한 기술적 노하우 등을 축적하고 있다.
충격흡수성을 향상시키고 약 15%의 경량화를 실현한 차세대 스틸제 차체는 첨단기술을 통해 경량소재 사용률을 기존 가솔린자동차의 29%에서 55%로 대폭 확대했다.
개발 성과를 바탕으로 자동차 운동성능 향상 등을 목표로 한 경량화를 추진하는 한편 개발 모델의 규격에 맞추어 첨단기술의 응용전개를 추진해 나갈 방침이다.
자동차 내부의 친환경화는 사용소재의 바이오매스화, 재생소재 채용 및 제조공정의 이산화탄소(CO2) 배출 저감 등과 연관돼 있다.
바이오매스화는 루프라이닝 및 썬바이저, 스텝사이드와 같은 부재 원료에 PLA(Polylatic Acid) 등 식물 기반 소재를 블랜드함으로써 바이오매스 사용비율을 향상시키는 활동이다.
시트 사이드 등에 활용하는 합성피혁은 사탕수수 찌꺼기를 원료로 한 추출유 섬유를 활용하고 있다.
혼다는 세계 최초로 리사이클 폴리에스터(Polyester)를 활용한 Toray의 「Ultrasuede」를 자동차 내장재로 채용했다.
재생소재의 배합비율을 약 40%로 확대하고 우수한 촉감 및 품질을 실현함으로써 소프트 패드 표피 등 광범위한 곳에 적용이 가능한 것으로 기대하고 있다.
Clarity Fuel Cell은 내장표피 면적의 약 80%에 환경부하를 저감한 소재를 채용했으며 금형을 알루미늄으로 전환해 제조공정에서 배출되는 이산화탄소 배출량을 저감시켰다.
알루미늄 합금은 스틸에 비해 부드러우며 금형가공에 필요한 전력소비량을 이산화탄소 기준으로 약 30% 저감할 수 있다.
반면, 내구성 문제로 생산량이 비교적 적고 부재 표면 장식인 주름가공을 수정하는 것이 어렵다는 리스크가 있다.
혼다는 서플라이어와 함께 문제점을 해결함으로써 리어 트레이 및 필러 가니시 등 플래스틱 부재 금형을 알루미늄으로 전환함으로써 저탄소 생산을 실현했다.
친환경 활동 뿐만 아니라 「Total Air Quality Management」 사고방식 아래 자동차 내부에 청정한 공기를 제공하는 것으로 새로운 가치로 강조하고 있다. <이하나 기자>